The p53 family of transcription factors, which comprises the products of the TP53, TP63 and TP73 genes, is at the hub of different signalling pathways that determine the fate of a cell. In vitro, the p53 family posses a tumour suppressive function. However, in vivo, although p53-deficient mice develop spontaneous tumours, p73 and p63 KO animals show defects in neuronal and epidermal development, respectively. The ASPP family of proteins also consists of three members: ASPP 1, ASPP2 and iASPP. They are evolutionarily conserved binding partners and specific regulators of p53-, p63- and p73- mediated apoptosis in vitro. In contrast to ASPPl and ASPP2, the biological significance of iASPP in vivo and the possible interaction with p53 family members remains unclear, and it is the subject of this study. To investigate the role of iASPP in vivo, a transgenic mouse model was generated in which iASPP expression is controlled by the Cre/loxP recombination system. Deletion of iASPP resulted in the development of a cardiocutaneous disorder which displayed features of Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy (ARVC), defects in hair follicle position and impaired epithelial stratification. iASPP loss resulted in a sudden, premature and arrhythmic mode of death of all iASPP mutant mice. iASPP deficiency induced p53-dependent apoptosis in embryonic hearts and dilation of the right ventricle, however, the inactivation of p53 alleles only rescued the fibro-fatty deposits present in iASPP KO hearts. Mechanistically, iASPP locates at the polar ends of cardiomyocytes where it matches the location of other proteins known to be involved in the etiology of ARVC and in maintaining the integrity of intercalated discs. Loss of iASPP also resulted in increased differentiation of primary keratinocytes both in vitro and in vivo. Consistent with this, iASPP bound p63 and inhibited the transcriptional activity of both T Ap63a and T Ap63α and ΔNp63 in vitro, and regulated the expression level ofp63-regulated genes such as envoplakin. These results demonstrate that iASPP prevents cardiocutaneous disorder through its ability to inhibit p53-induced apoptosis and to influence the integrity of intercalated disc. Moreover, iASPP is also an important regulator of p63 and is involved in controlling epithelial stratification in vivo.

TNF-Liganden liegen primär in membranständiger Form mit trimerer Struktur vor und die meisten von ihnen können sekundär durch Metalloproteasen in lösliche trimere Liganden prozessiert werden. Während membranständige Formen der TNF-Liganden ihre korrespondierenden Rezeptoren aktivieren können, sind die löslichen Varianten einzelner TNF-Liganden unterschiedlich aktiv beziehungsweise inaktiv an den korrespondierenden Rezeptoren, obwohl sie ebenfalls zur Bindung in der Lage sind. Dies konnte bereits in Studien für TNF und TRAIL gezeigt werden. Die Unterschiede zwischen löslichen Varianten und der membranständigen Form des Liganden betreffen sowohl die Rezeptorselektivität als auch den Aktivierungsgrad am Rezeptor bis hin zu völliger Inaktivität der löslichen Form. Unterschiede finden sich jedoch nicht nur hinsichtlich der Aktivität, sondern auch in der Interaktion des Liganden mit dem Rezeptor. Für die membranständige und die lösliche Form von FasL konnten Unterschiede in der Notwendigkeit intrazellulärer Signalmoleküle bei der Ausbildung Ligand-induzierter Rezeptorsignalcluster gezeigt werden. Für die lösliche und membranständige Form des CD40L werden eine unterschiedliche Rezeptorinternalisierung und eine unterschiedliche Rekrutierung von TRAF-Molekülen angenommen. Bisherige Arbeiten zur Untersuchung der Rezeptor-Ligand-Interaktion stützen sich meist auf lösliche Varianten von TNF-Liganden, die durch artifizielle Multimerisierung oder Antikörper-induzierte Quervernetzung sekundär aktiviert werden müssen. Um für die Untersuchung der Rezeptor-Ligand-Interaktion in Zukunft realitätsnähere Bedingungen zu schaffen, sollten im Rahmen dieser Arbeit multifunktionelle Fusionsproteine des membranständigen FasL und CD40L hergestellt und charakterisiert werden. Die Fusionsproteine wurden im Rahmen der Klonierung so konstruiert, dass von der aminoterminalen Seite beginnend eine GST-Domäne, ein Flag-Tag, ein YFP-Tag und abschließend die vollständige membranständige Form des Liganden (FasL oder CD40L) aneinander gefügt wurden. In FACS-Analysen konnte sowohl die Funktion des YFP-Tag als auch die korrekte Expression des Liganden an der Zelloberfläche durch spezifische Antikörperfärbung nachgewiesen werden. Die funktionelle Aktivität der Liganden wurde durch IL-8-Induktion gezeigt, die eine Aktivierung des NFB-Signalweges durch die GST-Fusionsproteine des membranständigen FasL und des membranständigen CD40L beweist. Im Rahmen von Immunopräzipitationen wurde die Möglichkeit der Detektion der Fusionsproteine über ihr Flag-Tag getestet. Für das in GST-pull-down-Assays genauer untersuchte membranständige GST-Flag-YFP-CD40L-Fusionsprotein gelang eine Koimmunopräzipitation mit dem im Rezeptorkomplex gebundenen TRAF2. Für dieses in der Signaltransduktion des CD40 entscheidende Molekül konnte seine transiente Interaktion mit dem Rezeptorsignalkomplex sowie eine Veränderung in der Assoziation an den Rezeptor durch TNF-abhängige TRAF1-Induktion gezeigt werden. Im Zusammenhang der mit der Rezeptoraktivierung oftmals gleichgesetzten Bildung von Rezeptorsignalclustern durch den entsprechenden TNF-Liganden war die Beobachtung interessant, dass das Konstrukt GST-Flag-YFP-CD40L im Gegensatz zum analog konstruierten GST-Flag-YFP-FasL nicht in der Lage war, Signalcluster des korrespondierenden Rezeptors zu erzeugen, aber dennoch fähig war, eine Rezeptoraktivierung zu bewirken. Hinsichtlich der Untersuchung von Unterschieden in der Rezeptor-Ligand-Interaktion von löslichen und membranständigen Formen sind für FasL und CD40L noch viele Fragen offen, die beispielsweise auch die Stabilität von Rezeptorsignalclustern betreffen. Die in dieser Arbeit erzeugten und charakterisierten multifunktionellen Fusionsproteine sollten helfen, neue Erkenntnisse bezüglich der molekularen Grundlagen der Rezeptor-Ligand-Interaktion zu erzielen. / TNF ligands primary are membranous ligands with a trimeric structure and the most of them can be cleaved to soluble trimeric forms by metalloproteases secondarily. While membranous forms of TNF ligands can activate their corresponding receptors, soluble variants ot some TNF ligands are insufficient for full activity or totally inactive. Nevertheless these variants are able to bind the corresponding receptor properly. This already could be shown in experiments with TNF and TRAIL. The differences between soluble variants and the membranous form of TNF ligands concern their receptor selectivity as well as their degree of activity at the receptor. There also are differences regarding the interaction itself between ligand and receptor. Comparing the membranous and the soluble form of Fas ligand there could be shown differences in terms of dependency for intracellular signaling moleculs regarding the formation of ligand induced clustering of the receptor. The soluble and the membranous form of CD40 ligand are supposed to have differences in receptor internalization and recruting of TRAF molecules. Previous research concentrating on receptor ligand interactions often is based on soluble variants of TNF ligands that have to be activated by artificial multimerization or antibody dependent aggregation. To provide more realistic conditions for the analysis of receptor ligand interactions, multifunctional fusionproteins of the membranous Fas ligand and the membranous CD40 ligand should be developed and characterized in this dissertation. Starting from the N-terminal end the fusionproteins contain a GST-domain, a Flag-tag, a YFP-tag and the complete membranous form of the ligand. In FACS analysis the activity of the YFP-tag as well as the correct expression of the ligand on the cell membrane could be demonstrated by specific antibody staining. The functional activity of the ligand itself has been shown by IL-8-induction, that proves the sucessful activation of the NFB signaling pathway by GST-fusionproteins of the membranous Fas ligand and the membranous CD40 ligand. In the context of immunoprecipitations the possibility of detection of the fusionproteins by Flag-tag has been tested. Concerning the GST-pull-down-assays of the fusionprotein GST-Flag-YFP-CD40L a coimmunoprecipitation with the intracellular adaptor protein TRAF2 could be shown. A transient interaction of TRAF2 with the receptor signaling complex as well as a change of its association with the receptor by TNF-induced TRAF1 upregulation also could be demonstrated. In context with the formation of high molecular receptor clusters that are often equated with receptor activation the observation was interesting that GST-Flag-YFP-CD40L in contrast to the analogous constructed GST-Flag-YFP-FasL could not induce signalling cluster of the corresponding receptor, but still was able to induce receptor activation. Regarding the analysis of differences in receptor ligand interaction between soluble and membranous forms of Fas ligand and CD40 ligand there are still many questions that have to be answered, e.g. in terms of stability of induced receptor clustering. The multifunctional fusionproteins provided by this dissertation shall contribute to gain new findings in respect of molecular fundamentals of the receptor ligand interaction.

Das follikuläre Lymphom ist eines der häufigsten Non-Hodgkin Lymphome und überwiegend eine Erkrankung des erwachsenen Menschen. In der WHO-Klassifikation ist es als ein Lymphom von Keimzentrumszellen definiert, das follikulär und/oder diffus wachsen kann. Zur Subklassifikation follikulärer Lymphome empfiehlt die WHO-Klassifikation eine Unterscheidung der Grade 1, 2 und 3 durch Auszählen der Zentroblasten pro zehn Gesichtsfelder in starker Vergrößerung. Beim Grad 3A liegen neben Zentroblasten auch Zentrozyten vor. FL Grad 3B bestehen ausschließlich aus Zentroblasten. Hinsichtlich der Zytomorphologie, Immunhistologie und Genetik bestehen deutliche Unterschiede zwischen FL Grad 1, 2 und 3A gegenüber FL Grad 3B. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die weit überwiegende Zahl der follikulären Lymphome Grad 1, 2 und 3A ein prädominant follikuläres Wachstumsmuster aufwies. Ein follikulärer und diffuser Wuchstyp lag seltener vor. Noch seltener war ein überwiegend bzw. „rein“ diffuses Wachstumsmuster. Die mitotische und proliferative Aktivität stieg mit dem Tumorgrad linear an. Hinsichtlich der CD10 Reaktivität, der BCL-2 und p53 Expression sowie des Nachweises einer sekretorischen Differenzierung ergaben sich beim Vergleich der FL Grad 1 bis 3A keine statistisch signifikanten Unterschiede. Die BCL-2 Expression nahm allerdings bei den FL1-3A mit zunehmendem Grad ab. In zytogenetischen Untersuchungen wurden in allen follikulären Lymphomen Grad 1 bis 3A primäre bzw. sekundäre Chromosomenaberrationen gefunden. Unter den rekurrenten chromosomalen Alterationen trat die Translokation t(14;18)(q32;q21) am häufigsten auf und war insbesondere bei follikulären Lymphomen Grad 1 und 2, in etwas geringerem Maße auch bei FL Grad 3A anzutreffen. Diese Translokation scheint also in einem frühen Stadium der B-Zell-Entwicklung aufzutreten und führt primär zu einem höher differenzierten (zentrozytenreichen) Lymphom. Die t(14;18) bedingt zumeist eine Überexpression des BCL-2 Gens, die sich auch immunhistochemisch nachweisen lässt und diagnostische Verwendung findet. Das BCL-2 Protein ist daher von Nutzen für die Unterscheidung neoplastischer von reaktiven Follikeln, nicht aber, um follikuläre von anderen „low grade“ B-Zell Lymphomen zu unterscheiden. Die sekundären Alterationen charakterisieren bestimmte undifferenzierte Stadien mit hohem Blastenanteil und einer hohen mitotischen und proliferativen Aktivität. In zytogenetischen Untersuchungen von überwiegend diffus wachsenden FL konnte keine Translokation t(14;18)(q32;q21) nachgewiesen werden. Die identische Morphologie dieser Lymphome und die identischen Veränderungen auch auf genetischer Ebene deuten auf die nahe Verwandtschaft der überwiegend diffus wachsenden FL mit den typischen Keimzentrums-lymphomen hin. Es handelt sich jedoch um eine eigenständige Identität, die differenzierten Keimzentrumslymphome, die wahrscheinlich aufgrund des Fehlens einer t(14;18)(q32;q21) ein primär und ausgeprägt diffuses Wachstumsmuster aufweisen. / The follicular lymphoma is predominant one the most frequent Non Hodgkin of lymphomas and an illness of the adult humans. In the WHO classification it is defined as a lymphoma of germ center cells, which can grow follicular and/or vaguely. To the Subklassifikation of follicular lymphomas the WHO classification recommends a distinction of the degrees of 1, 2 and 3 by counting out the centroblasten per ten visual field in strong enlargement. With the degree of 3A also centrocyten are present beside centroblasten. Flat steel bars degrees of 3B exclusively consist of centroblasten. Regarding the cytomorphology, immunhistology and genetics clear differences between flat steel bar degrees 1, 2 and 3A exist opposite flat steel bar degree 3B. In the available work it could be shown that the number of the follicular lymphomas degrees of 1, 2 and 3A outweighing far predominant folliculars growth sample exhibited. A follicular and diffuse type of stature was present more rarely. Still more rarely a “diffuse growth sample was predominant and/or „pure. The mitotic and proliferative activity rose with the tumor degree linear. Regarding the CD10 reactivity, the BCL-2 and p53 Expression as well as the proof of a secretoric differentiation did not result in the case of the comparison of the flat steel bars degrees of 1 to 3A statistically significant differences. The BCL-2 Expression removed however with the FL1-3A with increasing degree. In cytogenetic investigations in all follicular lymphomas degrees of 1 to 3A primary and/or secondary chromosome aberrations were found. Under the recurrent chromosomalen old person rations the translokation t (14 stepped; 18) (q32; q21) most frequently up and was in particular with follicular lymphomas degree of 1 and 2 to find in somewhat smaller measure also with flat steel bar degree of 3A. This translokation seems to arise thus in an early stage of the B-cell-development and leads primarily to a more highly differentiated (centrocyt) lymphoma. The t (14; ) mostly a overexpression of the BCL-2 of gene, which can be proven also immune-histochemical, causes 18 and diagnostic use finds. The BCL-2 protein is from there of use for the distinction more neoplastic of reactive follicles, not however, in order to differentiated follicular from others „low degrees “B-cell lymphomas. The secondary old person rations characterize certain undifferentiated stages with high blowing portion and a high mitotic and proliferativen activity. In cytogenetic investigations of predominantly vaguely growing flat steel bar no Translokation t (14 could; 18) (q32; q21) to be proven. The identical morphology of these lymphomas and the identical changes also on genetic level point growing flat steel bar with the typical germ center lymphomas to the close relationship that predominantly vaguely. However the differentiated germ center lymphomas, those concern probably due to the absence of a t their own identity, (14; 18) (q32; q21) primarily and minted diffuse growth sample exhibit.

TWEAK ist ein typischer Vertreter der TNF Ligandenfamilie. TWEAK wird als Typ II Transmembranprotein exprimiert, kann jedoch durch proteolytische Prozessierung auch als lösliches Protein freigesetzt werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass oligomerisiertes TWEAK in Hinblick auf die Aktivierung des klassischen NFκB Signalweges deutlich aktiver ist als lösliches, trimeres TWEAK. Jedoch sind beide TWEAK-Varianten in der Lage, die Depletion von TRAF2 und die Prozessierung von p100, beides Kennzeichen für die Aktivierung des alternativen NFκB Signalweges, zu induzieren. Ebenso wie andere lösliche TNF-Liganden, die ihren entsprechenden Rezeptor nur schwach aktivieren, erlangt lösliches TWEAK durch Oligomerisierung vergleichbare Aktivität zum membrangebundenen Liganden. TRAF2 spielt eine Schlüsselrolle in der TWEAK-vermittelten NFκB Aktivierung. Durch Depletion oder Degradation von TRAF2 fällt die Entscheidung, ob lediglich der alternative oder beide, der klassische und der alternative NFκB Signalweg aktiviert werden. Die Blockade des TWEAK-Rezeptors Fn14 inhibiert die Aktivierung der NFκB Signalwege, ungeachtet welche Form von TWEAK zur Stimulation genutzt wird. Das weist darauf hin, dass die unterschiedlichen Aktivitäten der beiden TWEAK-Varianten in der Induktion des klassischen und alternativen NFκB Signalweges nicht durch die Nutzung verschiedener Rezeptoren verursacht sind. Damit wird in dieser Arbeit anhand von TWEAK zum ersten mal gezeigt, dass ein TNF Ligand in unterschiedlichen Varianten qualitativ unterschiedliche Aktivitäten des entsprechenden TNF Rezeptors auslöst. / TWEAK is a typical member oft he TNF ligand family. Therefore it is initially expressed as a type II transmembrane protein, but a soluble variant can be released by proteolytic processing. In this work it is shown that oligomerized TWEAK is more competent than soluble, trimeric TWEAK regarding the activation of classical NFκB signaling pathway. However, both TWEAK variants are able to induce depletion of TRAF2 and processing of p100, which are hallmarks for the activation of the noncanonical NFκB pathway. Like other solube TNF ligands with no or poor activity on their corresponding receptor, TWEAK gains high activity upon oligomerization resembling the activity of the transmembrane ligand. TRAF2 has a key role in TWEAK-induced NFκB signaling. Depletion or degradation of TRAF2 is crucial for activation of the noncanonial or both, the classical and the noncanonical NFκB pathway. Blocking the TWEAK receptor Fn14 inhibits the activation of NFκB signaling, irrespective of the TWEAK form used for stimulation. This indicates that the different activities of the two TWEAK variants in activation of classical and noncanonical NFκB signaling are not caused by the use of different receptors. Therefore this study on TWEAK is the first reported case where one TNF ligand in different variants induces qualitatively different activities of the corresponding TNF receptor.

Das pleiotrope Zytokin TNF (tumor necrosis factor) kann an den TNF-Rezeptor 1 (TNFR1) und den TNF-Rezeptor 2 (TNFR2) binden und mit deren Hilfe seine biologischen Funktionen über verschiedene Signalwege, wie z.B. NFB- und MAPK-Aktivierung bzw. Apop¬toseinduktion, vermitteln. In früheren Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung des TNFR2 zur proteasomalen Degradation des Adaterproteins TRAF2 führt und dadurch die TNFR1-induzierte Apoptose verstärkt wird. TWEAK (tumor necrosis like weak inducer of apoptosis), das ebenfalls der TNF-Ligandenfamilie angehört und die Interaktion mit dessen Rezeptor Fn14 (fibroblast growth factor-inducible 14), der wie der TNFR2 zur Untergruppe der TRAF-bindenden Rezeptoren der TNF-Rezeptorfamilie gehört, zeigten in verschiedenen Arbeiten auch eine TRAF2-degradierende Wirkung. In der vorliegenden Arbeit konnte nun gezeigt werden, dass dies auch im Falle des TWEAK/Fn14-Systems mit einem verstärkenden Effekt auf die TNFR1-vermittelte Apoptose einhergeht. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass TWEAK zusätzlich auch die TNFR1-induzierte Nekrose verstärkt, die den Zelltod durch andere Mechanismen als bei der Apoptose induziert. Von anderen Arbeiten unserer Gruppe war bekannt, dass lösliches TWEAK (sTWEAK) und membranständiges TWEAK (mTWEAK) bezüglich der TRAF2-Depletion wirkungs¬gleich sind. Da der apoptotische Fn14-TNFR1-„crosstalk“ auf der Depletion von TRAF2-Komplexen beruht wurden auch keine signifikanten Unterschiede zwischen sTWEAK und mTWEAK in Bezug auf die Verstärkung der TNFR1-induzierten Apoptose beobachtet. Interessanter¬weise zeigte sich in der vorliegenden Arbeit jedoch, dass sTWEAK den klassischen NFB-Signalweg gar nicht bzw. nur schwach aktiviert, wohingegen mTWEAK diesen stark induziert. Bei der Aktivierung des alternativen NFB-Signalweges hingegen ließen sich keine Unterschiede zwischen sTWEAK und mTWEAK erkennen. Die Aktivierung eines Signalweges wird also durch die Oligomerisierung des Liganden nicht moduliert, demgegenüber aber erwies sich die Aktivierung eines anderen Signalweges als stark abhängig von der Liganden-Oligomerisierung. Vor dem Hintergrund, dass das Adapterprotein TRAF1 (TNF-receptor-associated factor 1) Heterotrimere mit TRAF2 bildet, wurde weiterhin untersucht, ob dieses Molekül einen Einfluss auf die Aktivität der TWEAK-induzierten Signalwege hat. Tatsächlich zeigte sich in TRAF1-exprimie¬renden Zellen eine Verstärkung der TWEAK-induzierten Aktivierung des klassischen NFB-Signalweges Zukünftige Studien müssen nun aufklären, inwieweit die hier gefundenen Mecha-nismen das Zusammenspiel von TNF und TWEAK in vivo bestimmen. / The pleiotropic cytokine TNF (tumor necrosis factor) binds to two receptors, TNF-receptor 1 (TNFR1) and TNF-receptor 2 (TNFR2). TNF elicits its biological functions through different signaling pathways, e.g. NFB- and MAPK-activation and induction of apoptosis. Previous studies revealed that activation of TNFR2 leads to protea¬somal degradation of the adaptor protein TRAF2 and enhanced TNFR1-induced apoptosis. TWEAK (tumor necrosis like weak inducer of apoptosis), a member of the TNF-ligand family and Fn14 which belongs like TNFR2 to the TRAF-binding subgroup of the TNF-receptor family, showed also a TRAF2-degrading effect. In the present thesis it is shown that this is also associated with an enhancement of TNFR1-mediated apoptosis. Furthermore, it was shown that TWEAK also amplifies TNFR1-induced necrosis, a form of cell death that is induced independently and by different mechanisms than apoptosis. In earlier studies in our group it was found that soluble TWEAK (sTWEAK) and membrane bound TWEAK (mTWEAK) have the same TRAF2-depleting effect. Because the apoptotic crosstalk of Fn14 and TNFR1 bases on the depletion of TRAF2-containing complexes, there were no significant differences observed between sTWEAK and mTWEAK concerning the enhancement of TNFR1-induced apoptosis. Interestingly, it was shown in this thesis that sTWEAK can activate the classical NFB pathway not or just weak, whereas mTWEAK can do this very efficiently. However there were no differences between sTWEAK and mTWEAK in the activa¬tion of the alternative NFB pathway. Thus the activation of one type of signaling pathway is therefore not modulated through ligand oligomerisation, but in contrast the activation of another pathway turned out to be strongly dependent of ligand oligomerisation. It is known that the adaptor protein TRAF1 (TNF-receptor-associated factor 1) builds heterotrimers with TRAF2. It was furthermore investiga-ted, whether this molecule has an influence on the activity of TWEAK-induced pathways. Actually there was increased activity in TWEAK-mediated classical NFB signaling observed in TRAF1-expressing cells. Further studies have to clarify to which extend the here found mechanisms affect the TNF-TWEAK interplay in vivo.

Vaccinia virus plays an important role in human medicine and molecular biology ever since the 18th century after E. Jenner discovered its value as a vaccination virus against smallpox. After the successful eradication of smallpox, vaccinia virus, apart from its use as a vaccine carrier, is today mainly used as a viral vector in molecular biology and increasingly in cancer therapy. The capability to specifically target and destroy cancer cells makes it a perfect agent for oncolytic virotherapy. Furthermore, the virus can easily be modified by inserting genes encoding therapeutic or diagnostic proteins to be expressed within the tumor. The emphasis in this study was the diagnosis of tumors using different vaccinia virus strains. Viruses with metal-accumulating capabilities for tumor detection via MRI technology were generated and tested for their usefulness in cell culture and in vivo. The virus strains GLV-1h131, GLV-1h132, and GLV-1h133 carry the gene encoding the two subunits of the iron storage protein ferritin under the control of three different promoters. GLV-1h110, GLV-1h111, and GLV-1h112 encode the bacterial iron storage protein bacterioferritin, whereas GLV-1h113 encodes the codon-optimized version of bacterioferritin for more efficient expression in human cells. GLV-1h22 contains the transferrin receptor gene, which plays an important role in iron uptake, and GLV-1h114 and GLV-1h115 contain the murine transferrin receptor gene. For possibly better iron uptake the virus strains GLV-1h154, GLV-1h155, GLV-1h156, and GLV-1h157 were generated, each with a version of a ferritin gene and a transferrin receptor gene. GLV-1h154 carries the genes that encode bacterioferritin and human transferrin receptor, GLV-1h155 the human ferritin H-chain gene and the human transferrin receptor gene. GLV-1h156 and GLV-1h157 infected cells both express the mouse transferrin receptor and bacterioferritin or human ferritin H-chain, respectively. The virus strains GLV-1h186 and GLV-1h187 were generated to contain a mutated form of the ferritin light chain, which was shown to result in iron overload and the wildtype light chain gene, respectively. The gene encoding the Divalent Metal Transporter 1, which is a major protein in the uptake of iron, was inserted in the virus strain GLV-1h102. The virus strain GLV-1h184 contains the magA gene of the magnetotactic bacterium Magnetospirillum magnetotacticum, which produces magnetic nanoparticles for orientation in the earth’s magnetic field. Initially the infection and replication capability of all the virus strains were analyzed and compared to that of the parental virus strain GLV-1h68, revealing that all the viruses were able to infect cells of the human cancer cell lines A549 and GI-101A. All constructs exhibited a course of infection comparable to that of GLV-1h68. Next, to investigate the expression of the foreign proteins in GI-101A and A549 cells with protein analytical methods, SDS-gelelectrophoresis, Western blots and ELISAs were performed. The proteins, which were expressed under the control of the strong promoters, could be detected using these methods. To be able to successfully detect the protein expression of MagA and DMT1, which were expressed under the control of the weak promoter, the more sensitive method RT-PCR was used to at least confirm the transcription of the inserted genes. The determination of the iron content in infected GI-101A and A549 cells showed that infection with all used virus strains led to iron accumulation in comparison to uninfected cells, even infection with the parental virus strain GLV-1h68. The synthetic phytochelatin EC20 was also shown to enhance the accumulation of different heavy metals in bacterial cultures. In vivo experiments with A549 tumor-bearing athymic nude mice revealed that 24 days post infection virus particles were found mainly in the tumor. The virus-mediated expression of recombinant proteins in the tumors was detected successfully by Western blot. Iron accumulation in tumor lysates was investigated by using the ferrozine assay and led to the result that GLV-1h68-infected tumors had the highest iron content. Histological stainings confirmed the finding that iron accumulation was not a direct result of the insertion of genes encoding iron-accumulating proteins in the virus genome. Furthermore virus-injected tumorous mice were analyzed using MRI technology. Two different measurements were performed, the first scan being done with a seven Tesla small animal scanner seven days post infection whereas the second scan was performed using a three Tesla human scanner 21 days after virus injection. Tumors of mice injected with the virus strains GLV-1h113 and GLV-1h184 were shown to exhibit shortened T2 and T2* relaxation times, which indicates enhanced iron accumulation. In conclusion, the experiments in this study suggest that the bacterioferritin-encoding virus strain GLV-1h113 and the magA-encoding virus strain GLV-1h184 are promising candidates to be used for cancer imaging after further analyzation and optimization. / Das Vaccinia Virus spielt in der Humanmedizin und Molekularbiologie eine wichtige Rolle seit E. Jenner im 18. Jahrhundert seinen Nutzen als Impfvirus entdeckt hat. Nach der erfolgreichen Ausrottung der Pocken, wird das Vaccinia Virus heutzutage neben der Anwendung als Impfstoffträger hauptsächlich als viraler Vektor in der Molekularbiologie und in zunehmendem Maße in der Krebstherapie verwendet. Die Fähigkeit Krebszellen gezielt zu zerstören, macht es zu einem perfekten Wirkstoff für die onkolytische Virotherapie. Des Weiteren kann das Virus durch das Inserieren von Genen, die für therapeutische oder diagnostische Proteine kodieren, und im Tumor exprimiert werden, modifiziert werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit war die Tumordiagnose mit Hilfe verschiedener Vaccinia Virusstämme. Viren mit der Fähigkeit, Metalle anzureichern wurden zur Tumordetektion mittels Kernspintomographie hergestellt und auf ihre Nutzbarkeit in Zellkultur und in vivo getestet. Die Virusstämme GLV-1h132, GLV-1h132 und GLV-1h133 tragen das Gen, welches für die zwei Untereinheiten des Eisenspeicherproteins Ferritin kodieren unter der Kontrolle von drei verschiedenen Promotoren. GLV-1h110, GLV-1h111, und GLV-1h112 tragen das Gen, welches für das bakterielle Eisenspeicherprotein Bacterioferritin kodiert, wohingegen das inserierte Gen in GLV-1h113 für die codon-optimierte Version dieses Proteins kodiert, die eine effizientere Expression in humanen Zellen ermöglichen soll. GLV-1h22 beinhaltet das Transferrin-Rezeptor-Gen, welches eine wichtige Rolle in der Eisenaufnahme spielt, und GLV-1h114 und GLV-1h115 beinhalten das murine Transferrin-Rezeptor-Gen. Für eine möglicherweise bessere Eisenaufnahme wurden die Virusstämme GLV-1h154, GLV-1h155, GLV-1h156 und GLV-1h157 mit je einer Version eines Ferritin-Gens und eines Transferrin-Rezeptor-Gens generiert. GLV-1h154 trägt die Gene, die für Bacterioferritin und den humanen Transferrin Rezeptor kodieren, GLV-1h155 trägt die Gene für die humane Ferritin H-Untereinheit und den humanen Transferrin Rezeptor. Zellen, die mit GLV-1h156 und GLV-1h157 infiziert wurden, exprimierten den Maus-Transferrin-Rezeptor und Bacterioferritin beziehungsweise die humane Ferritin-H-Untereinheit. Die Virusstämme GLV-1h186 und GLV-1h187 wurden mit einer mutierten Form der leichten Untereinheit von Ferritin, für die eine Überladung mit Eisen gezeigt wurde, beziehungsweise mit der leichten Untereinheit des wildtypischen Gens ausgestattet. Das Gen, das für den Divalenten Metal Transporter 1 kodiert, welches ein bedeutendes Protein für die Aufnahme von Eisen darstellt, wurde in den Virusstamm GLV-1h102 inseriert. Der Virusstamm GLV-1h184 trägt das magA Gen des magnetotaktischen Bakteriums Magnetospirillum magnetotacticum, welches magnetische Nanopartikel zur Orientierung im Erdmagnetfeld produziert. Zunächst wurde die Infektions- und Replikationsfähigkeit aller Viren analysiert und mit der des Ausgangsstammes GLV-1h68 verglichen, was zeigte, dass alle Viren in der Lage waren humane Krebszellen der Zelllinien GI-101A und A549 zu infizieren. Alle Konstrukte zeigten einen vergleichbaren Infektionsverlauf zu GLV-1h68. Als nächstes, um die Expression der fremden Proteine in GI-101A und A549 Zellen zu untersuchen, wurden SDS-Gelelektrophorese, Western Blots und ELISAs durchgeführt. Die Proteine, welche unter der Kontrolle von starken Promotoren exprimiert wurden, konnten mit diesen Methoden detektiert werden. Um die Expression von MagA und DMT1 zu detektieren, welche unter der Kontrolle des schwachen Promotors exprimiert wurden, wurde die sensitivere Methode RT-PCR angewendet, mit der zumindest die Transkription der Gene nachgewiesen werden konnte. Die Bestimmung des Eisengehaltes in infizierten GI-101A und A549 Zellen zeigte, dass die Infektion mit allen Viren im Vergleich zu uninfizierten Zellen zu einer Eisenanreicherung führte, sogar die Infektion mit dem Ausgangsstamm GLV-1h68. Für das synthetische Phytochelatin EC20 wurde auch eine Anhäufung von verschiedenen Schwermetallen in Bakterienkulturen gezeigt. In vivo Experimente mit A549 tumor-tragenden athymischen Nacktmäusen ergaben, dass Viruspartikel 24 Tage nach der Infektion hauptsächlich im Tumor gefunden wurden. Die von den Viren vermittelte Expression der rekombinanten Proteine in den Tumoren wurde erfolgreich mit Hilfe von Western Blots detektiert. Die Eisenansammlung in Tumorlysaten wurde mit dem Ferrozine Assay untersucht und führte zu dem Ergebnis, dass Tumore, die mit GLV-1h68 infiziert wurden, den höchsten Eisengehalt vorwiesen. Histologische Färbungen bestätigten die Erkenntnis, dass die Eisenansammlung nicht ein direktes Resultat der Insertion von eisenansammelnden Genen in das Virusgenom war. Darüberhinaus wurden tumortragende Mäuse, denen Virus injiziert wurde, mittels Kernspintomographie analysiert. Zwei verschiedene Messungen wurden durchgeführt, wobei die erste Messung sieben Tage nach Virusinjektion mit einem sieben Tesla Kleintier-Scanner durchgeführt wurde und die zweite Messung mit einem humanen drei Tesla Scanner 21 Tage nach Virusinjektion. Tumore von Mäusen, die mit den Virusstämmen GLV-1h113 und GLV-1h184 injiziert wurden, zeigten verkürzte T2- und T2*-Relaxationszeiten, was auf eine verbesserte Eisenakkumulation hinweist. Zusammenfassend deuten die Experimente dieser Studie darauf hin, dass der Virusstamm GLV-1h113, welcher für Bacterioferritin kodiert, und der Virusstamm GLV-1h184, welcher für MagA kodiert, nach weiterer Untersuchung und Optimierung vielversprechende Kandidaten für die Krebs Bildgebung sind.

TRAIL/APO-2L (Tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand) ist ein Apoptose-induzierendes Mitglied der TNF-Superfamilie (TNF-SF). Bislang sind zwei humane TRAIL-Todesrezeptoren, TRAIL-R1 und TRAIL-R2, bekannt, die zur TNF-Rezeptor-Superfamilie gehören. TRAIL induziert Apoptose in einer Vielzahl von Tumorzelllinien, wohingegen die meisten primären Zellen resistent gegenüber TRAIL sind. In präklinischen Studien mit Mäusen und nichthumanen Primaten wurde keine systemische Toxizität von TRAIL nachgewiesen. Diese Beobachtungen haben beträchtliches Interesse an dem Einsatz von TRAIL zur Tumortherapie geweckt. Über die physiologische Rolle von TRAIL ist jedoch noch wenig bekannt. Das Ziel dieser Arbeit war, Werkzeuge zum Studium des Apoptose-induzierenden TRAIL-Systems in Mäusen zu etablieren. Zunächst mussten das oder die murinen Homologe der beiden Apoptose-induzierenden TRAIL-Rezeptoren identifiziert werden. Dazu wurden murine TRAIL-bindende Proteine biochemisch über 2D-Gelanalysen identifiziert. Anhand einer Sequenzinformation aus einer Datenbank wurde ein muriner TRAIL-Rezeptor kloniert, der aufgrund seines biochemisch bestimmten Molekulargewichts p54_mTRAIL-R genannt wurde. Der Sequenzvergleich sowie die Funktionsanalyse von p54_mTRAIL-R ergab, dass dieser Rezeptor das funktionelle murine Homolog zu den humanen TRAIL-Todesrezeptoren TRAIL-R1 und TRAIL-R2 ist. So war p54_mTRAIL-R ebenfalls in der Lage, nach Überexpression Caspase-abhängig Apoptose zu induzieren. Wie die Transkripte der humanen TRAIL-Todesrezeptoren wurden die Transkripte von p54_mTRAIL-R in allen untersuchten Geweben detektiert. Es wurde ein lösliches p54_mTRAIL-R:Fc-Fusionsprotein hergestellt, welches zur TRAIL-Inaktivierung in vivo und in vitro verwendet werden kann. Um die physiologische Rolle des p54_mTRAIL-Rs in vivo studieren zu können, sollten mTRAIL-R-defiziente Mäuse generiert werden. Zur Modifikation des für p54_mTRAIL-R kodierenden tar-Locus wurde das Gen kloniert und charakterisiert. Um eine durch die Gendefizienz hervorgerufene eventuelle Letalität oder sekundäre kompensierende Effekte zu vermeiden, wurden mit Hilfe des Cre/loxP-Systems und des Flp/FRT-Systems konditionale p54_mTRAIL-R defiziente Mäuse hergestellt. Die Werkzeuge, die in dieser Arbeit generiert wurden, wie lösliches p54_mTRAIL-R:Fc Fusionsprotein und konditionale p54_mTRAIL-R defiziente Mäuse, können nun in vivo für die Erforschung der physiologischen Rolle des TRAIL-Systems sowie seines Potentials und dessen Grenzen bei der Tumortherapie benutzt werden. / TRAIL/APO-2L (Tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand) is an apoptosis-inducing member of the tumor necrosis factor superfamily (TNF-SF). Currently two human death receptors, namely TRAIL-R1 and TRAIL-2, belonging to the TNF receptor superfamily (TNFR-SF) are known to bind TRAIL. Interestingly, TRAIL has been shown to induce apoptosis in a variety of tumor cell lines whereas most primary cells were resistant. In addition, preclinical studies with mice and nonhuman primates have indicated that TRAIL does not induce substantial systemic toxicity. These observations have raised considerable interest in the use of TRAIL in tumor therapy. Yet little is known about the physiological function of TRAIL. In order to examine the physiological function of TRAIL in vivo, the aim of this work was to establish tools to study the apoptosis-inducing TRAIL system in mice. First the murine homologue/s of the two death-inducing TRAIL receptors needed to be identified. Therefore the first aim was to biochemically identify murine TRAIL-binding proteins via 2D-gel analysis. With the help of the information from an EST sequence contained in a public database a murine TRAIL receptor was cloned, which was termed p54_mTRAIL-R due to its molecular weight as determined by biochemical analysis. Sequence comparison and functional analysis of p54_mTRAIL-R revealed that mTRAIL-R is homologous to both human TRAIL death receptors. Like its human counterparts p54_mTRAIL-R was capable of inducing apoptosis in a caspase-dependent fashion upon overexpression. As transcripts of the human TRAIL death receptors, also transcripts of p54_mTRAIL-R could be detected in all tissues examined. A soluble p54_mTRAIL-R:Fc-protein was generated, which could be used to block TRAIL-induced apoptosis in vitro and in vivo. To be able to study the physiological role of the p54_mTRAIL-R in vivo TRAIL-R deficient mice were generated. For modification of the tar-locus coding for p54_mTRAIL the gene was cloned and characterized. In order to avoid lethality or secondary complementing effects the Cre/loxP system and Flp/FRT system was used to generate conditional p54_mTRAIL-R deficient mice. The tools generated in this work as soluble p54_mTRAIL-R:Fc fusion protein and conditional p54_mTRAIL-R deficient mice can now be used in vivo to deduce the physiological role of the TRAIL system and to determine its potential and limitations for cancer therapy.

HMG-Proteine sind Architekturelemente des Chromatins und regulieren durch ihre Bindung an das Chromatin auf verschiedene Weise DNA-abhängige Prozesse wie Replikation, Transkription und DNA-Reparatur. Um zu verstehen, wie HMG-Proteine ihre vielfältigen Funktionen erfüllen können, wurde mit Hilfe von EGFP- und DsRed2-Fusionsproteinen ihre Funktion in vivo untersucht. Im Wesentlichen wurde dabei mit Hilfe von Bleichtechniken ihr dynamisches Verhalten charakterisiert. Daneben wurde für die HMGN-Proteine ihr bislang unbekanntes Expressionsverhalten in Tumorzellen bestimmt. So konnte für die HMGN-Proteine gezeigt werden, dass bestimmte Tumorzelllinien (HT-29, FTC-133, MCF-7, RPMI 8226, 697, Ishikawa, LNCap) eine relativ erhöhte Expression von HMGN2 aufweisen, die mit der Tumordifferenzierung korreliert. Eine relativ verringerte Expression von HMGN1 steht dagegen in Mammakarzinomen und Non-Hodgkin-Lymphomen in direktem Zusammenhang mit der Aggressivität der Tumore. Somit kann die HMGN-Expression bei diesen Tumoren als diagnostischer Marker verwendet werden. FRAP-Analysen mit EGFP-Fusionsproteinen führten zu der Erkenntnis, dass HMGN1, HMGN2, HMGA1a, HMGA1b und HMGB1 sich sehr schnell durch den Zellkern bewegen und nur transient an das Chromatin gebunden sind. Es konnte gezeigt werden, dass die spezifischen DNA/Chromatin-Bindungsmotive im Wesentlichen entscheiden, wo die Bindung der HMG-Proteine in vivo erfolgt, ihre Verweildauer im Euchromatin, Heterochromatin und zellzyklusabhängig dann aber durch Modifikationen (Phosphorylierungen, Acetylierungen) reguliert wird. Dies wurde beispielhaft durch punktmutierte und deletierte Fusionsproteine, sowie durch Inkubation der Zellen mit spezifischen Drogen für die HMGA1a-Proteine gezeigt. FRAP-Analysen haben außerdem gezeigt, dass die Spleißvarianten hHMGA1a und hHMGA1b unterschiedliche kinetische Parameter besitzen. Dies zeigt, dass beiden Varianten unterschiedliche Funktionen zugesprochen werden können. Die gefundenen spezifischen, transienten Verweildauern der einzelnen HMG-Proteine führen zu einem Modell eines dynamischen Chromatin-Netzwerkes, wobei alle HMG-Proteine in Wechselwirkungen innerhalb eines dynamischen Chromatinprotein-Cocktails DNA-abhängige Prozesse regulieren können. Die jeweiligen, wie hier gezeigt, durch Modifikationen regulierten Verweildauern der HMG-Proteine bestimmen darüber, welche anderen Chromatinproteine wie lange am Chromatin verbleiben und bestimmte Funktionen, wie beispielsweise die Modifikation der Core-Histone, übernehmen können. Die dynamischen Parameter einzelner HMG-Proteine erklären so, wie diese Proteine ihre vielfältigen Funktionen als Architekturelemente und bei der Regulation DNA-abhängiger Prozesse erfüllen können. Einige Vertreter, wie die HMGB1-Proteine, bewegen sich so schnell durch den Zellkern, dass ihre kinetischen Parameter durch das beschränkte zeitliche Auflösungsvermögen konfokaler Mikroskope der älteren Generation nicht erfassbar sind. Die Bestimmung von Dosis-Wirkungs-Beziehungen von Drogen, welche die kinetischen Parameter von HMGB1-Proteinen beeinflussen können, ist inzwischen mit Mikroskopen der neuen Generation möglich. Im Verlaufe der Arbeit zeigte sich, dass andere verwendete Fluorophore wie DsRed2 die kinetischen Eigenschaften von HMG-Fusionsproteinen beeinflussen können. Durch eine erhöhte Verweildauer können auch sehr transiente Interaktionen sichtbar gemacht werden. Wie gezeigt wurde, kann eine erhöhte Verweildauer aber auch zur Verdrängung anderer Proteine führen, die die gleichen Bindungsstellen benutzen und so eine Modulation des Chromatins bewirken. Die Nutzung von DsRed-Fluorophoren ermöglicht interessante neue Erkenntnisse. Diese müssen aber stets vor dem Hintergrund eines veränderten dynamischen Verhaltens der Fusionsproteine interpretiert werden. Zusammengenommen liefern die hier vorgestellten Ergebnisse zur Dynamik der HMG-Proteine grundlegende Informationen, die zur Klärung ihrer Funktion bei Chromatinmodulationen, etwa bei Differenzierungsprozessen oder der Entstehung von Tumorzellen entscheidend beitragen. Die Erkenntnis, dass diese Proteine lediglich transiente Interaktionen mit ihren Bindungspartnern eingehen können, sind im Hinblick auf die Behandlung von Tumoren, bei denen HMG-Proteine im Vergleich zu Normalgewebe häufig überexprimiert sind, von großer Bedeutung. / HMG proteins are architectural chromatin proteins that regulate different DNA dependent processes such as replication, transcription and DNA repair. To understand how HMG proteins manage to fulfill their multiple functions they were investigated in vivo with the help of EGFP and DsRed2 fusion proteins. Using photobleaching techniques their dynamic properties were characterized in detail. Furthermore, the expression pattern of HMGN proteins in tumor cell lines was investigated for the first time. As presented in this thesis, it was found that HMGN2 proteins exhibited an elevated expression level in some tumor cells (HT-29, FTC-133, MCF-7, RPMI 8226, 697, Ishikawa, LNCap) correlating with the tumor differentiation status. In contrast a reduced expression of HMGN1 found in Mammacarcinoma and Non-Hodgkin-Lymphoma correlated with tumor aggressiveness. Therefore the analyses of HMGN expression may be a suitable diagnostic marker at least in the tumors investigated. FRAP analyses with cells expressing EGFP fusion proteins revealed that HMGN1, HMGN2, HMGA1a, HMGA1b and HMGB1 move very rapidly through the cell nucleus and only bind transiently to chromatin. It was demonstrated that the decision where HMG proteins bind in vivo is essentially mediated by their specific DNA binding motifs. However, the individual residence times in eu- or heterochromatin and chromosomes are regulated by protein modifications (phosphorylation, acetylation). This has been demonstrated using point mutated and truncated HMGA fusion proteins and by the application of specific drugs as well. FRAP analyses also indicated that the splice variants HMGA1a and HMGA1b exhibit different kinetic properties. This supports the view that both variants have different functions. The kinetic parameters characteristic for each HMG protein lead to a model of a dynamic chromatin network in which all HMG proteins are able to regulate DNA dependent processes via multiple interactions with other proteins as components of a cocktail of dynamic chromatin proteins. In this model, individual residence times of all HMG proteins which are regulated by secondary modifications would determine how long other chromatin modulating proteins could reside on chromatin. Therefore the dynamic parameters of the HMG proteins directly affect the capability of other proteins to modulate chromatin structure, e.g. by modifications of core histones. This explains the multiple functions of HMG proteins in chromatin packaging and function. The kinetic parameters of some rapidly moving members of the HMG protein family, such as HMGB1, are beyond the time resolution capacities of most confocal microscopes. However, novel setups of modern confocal microscopes are now capable to determine the dynamic parameters of HMGB proteins and allow investigations of drug induced effects on HMGB dynamics. Control experiments revealed that other fluorophors such as DsRed2 modulate the dynamic parameters of HMG fusion proteins. Due to an increased residence time of HMG DsRed2 fusion proteins it is possible to monitor even very transient interactions. Moreover, it could be observed that this increased residence time may interfere with binding of other proteins (i.e. proteins which occupy the same binding sites) leading to a reorganization of chromatin. Thus, fusion proteins with DsRed fluorophores may be used as helpful tools to investigate protein functions. However, results should always be considered against the background of DsRed modulated kinetics and thus they should be interpreted very carefully. Taken together the results presented in this thesis provide novel information about the dynamic behaviour of HMG proteins which is crucial to understand how chromatin is modulated during differentiation processes or development of neoplasia. Their transient interactions with DNA or other proteins and the fact that overexpression correlates with tumor progression might be relevant for the development of novel strategies for tumor treatment.

Thesis advisor: Thomas N. Seyfried / Metastasis is the process by which cancer cells disseminate from the primary neoplasm and invade surrounding tissue and distant organs, and is the primary cause of morbidity and mortality for cancer patients. Most conventional cancer therapies are ineffective in managing tumor metastasis. This has been due in large part to the absence of in vivo metastatic models that represent the full spectrum of metastatic disease. Here I identify three new spontaneously arising tumors in the inbred VM mouse strain, which has a relatively high incidence of CNS tumors. Two of the tumors (VM-M2 and VM-M3) reliably expressed all of the major biological processes of metastasis to include local invasion, intravasation, immune system survival, extravasation, and secondary tumor formation involving liver, kidney, spleen, lung, and brain. Metastasis was assessed through visual organ inspection, histology, immunohistochemistry, and bioluminescence imaging. The metastatic VM tumor cells also expressed multiple properties of macrophages including morphological appearance, surface adhesion, phagocytosis, gene expression (CD11b, Iba1, F4/80, CD68, CD45, and CXCR4) and total lipid composition (glycosphingolipids and phospholipids). The third tumor (VM-NM1) grew rapidly and expressed properties of neural stem/progenitor cells, but was neither invasive nor metastatic. This thesis research also examined the influence of a genelinked up-regulation of the simple ganglioside GM3 in the metastatic VM-M3 tumor. Ganglioside GM3 has been shown to have anti-invasive effects through its ability to modulate integrins and matrix metalloproteases. Additionally, GM3 was previously shown to be elevated in resting macrophages when compared to activated macrophages. The bioluminescent VM-M3 cells (M3/Fluc) contain mostly GM2, GM1, and GD1a with undetectable levels of GM3. Additionally, the M3/Fluc cells express GalNAc-T, a key enzyme for the synthesis of complex gangliosides from GM3, the precursor used for complex ganglioside biosynthesis. Stable transduction of the M3/Fluc tumor with a lentiviral vector containing a cDNA sequence targeting the GalNAc-T gene (Fluc-TNG), resulted in a knock-down of GalNAc-T expression and an up-regulation of GM3 compared to the control (Fluc-csh) transduced M3/Fluc tumor cells. In vivo, the Fluc-TNG cells were significantly less invasive when implanted in the brain and less metastatic when implanted in the flank when compared to the control Fluc-csh tumors. My data indicate that spontaneous brain tumors can arise from different cell types in VM mice and that the ganglioside GM3 can inhibit invasion and metastasis in metastatic cancer cells with macrophage properties. The new VM tumor model will be useful for defining the biological processes of cancer metastasis and for evaluating potential therapies for tumor management. / Thesis (PhD) — Boston College, 2008. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Biology.

Thesis advisor: Ellen Mahoney / The diagnosis of a primary malignant brain tumor (PMBT) can be devastating for individuals and their families due to the limited treatment options and poor prognosis. Patients often rely on family members to manage their care; however, many caregivers feel under-prepared and overwhelmed by the experience. Though caring for a person with a PMBT is challenging and complex, little research has addressed the family caregiver's performance. The purpose of this study was to identify the extent to which preparedness and caregiver role strain explained the family caregiver’s performance in symptom management. An adapted theoretical framework, The Theory of Unpleasant Symptoms for Family Caregivers, guided this study. The study employed a descriptive, correlational research design in which the researcher obtained cross-sectional data during one collection period. The participants were adults who identified themselves as family caregivers of persons with a PMBT. Forty caregivers were enrolled in the study at the Brain Tumor Center at Beth Israel Deaconess Medical Center. Results from the regression analyses indicated that caregiver role strain and preparedness explained 31% of the variance (adjusted R2) in perceived psychological symptom distress and 29% (adjusted R2) of the variance in perceived physical symptom distress. Caregiver role strain was the major contributor to psychological (B=.68, p=.000) and physical symptoms (B=.48, p=0.001), indicating that higher levels of caregiver role strain were predictive of higher levels of perceived symptom distress and this relationship was strong. Preparedness contributed less to the explained variance in psychological (B=-.24, p=.20) and physical symptoms (B=-.21, p=.14). The negative beta indicates that higher preparedness was related to lower perceived symptom distress, but this relationship was small when compared with role strain. This study informs clinicians in neuro-oncology that care giver role strain is often high in family caregivers of patients with a PMBT and can have a negative impact on caregiver performance. These findings also support the need for more tailored nursing interventions to assist caregivers with ways to decrease caregiver role strain and improve caregiver preparedness. / Thesis (PhD) — Boston College, 2008. / Submitted to: Boston College. Connell School of Nursing. / Discipline: Nursing.